2003年2月1日，哥倫比亞太空梭執行完行STS-107任務後，在得克薩斯與路易斯安納上空再入大氣層，準備在佛羅里達州東海岸的梅里特島的肯尼迪航天中心機場降落！

但地面人員永遠都無法等到這架太空梭落地的那一刻，因為哥倫比亞號太空梭連同7名宇航員一起，直接在大氣層中汽化了，落到地面的殘骸甚至難以區分！這個事故甚至最早在幾十年前就已經註定了，甚至在發射後還給了NASA一次後悔藥，可惜NASA置之不理！

太空梭的前世今生

儘管太空梭在2011年已經全部退役，但曾經NASA對太空梭寄予了厚望，事情的發展要從阿波羅登月後開始說起！

阿波羅登月計劃在6次成功登月後戛然而止，但美國的航天計劃並沒有停止，在登月任務結束後，美國將重點放在了空間站建設和天地運輸系統，當時前蘇聯的登月計劃失敗，美國再無威脅，但蘇聯的空間站計劃讓帶著登月光環的美國感覺那個光環有些暗淡。

禮炮7號空間站

因此在蘇聯的禮炮號空間站成功後第三年，美國就發射了天空實驗室，此時如何將大質量、大尺寸的裝置低成本的送人軌道就變成了一件很重要的事，而早在1969年太空梭作為可回收航天器方案中唯一獲資助的專案，此後開始如火如荼的發展起來！

從上圖這張NASA的開支費用上就可以看出，太空梭開始時間很早，而且佔據了龐大的費用，基本上從研製和服役期間費用佔比到了NASA的2/3以上！幾乎就是一頭吞金巨獸，下文來看看這到底是個什麼存在！

太空梭的成本真的很低嗎？

最早提出的太空梭並不是最終的版本，但這沒有關係，主要是太空梭這種天地運輸系統想法非常好，火箭將太空梭送入太空，兩枚助推器回收利用，太空梭重複使用，唯一丟棄的只有一個燃料箱，發射成本甚至降低到500美元一千克（使用常規狀態發射成本超過一萬美元/千克）。

太空梭三大結構組成

中間那個最龐大的結構就是外燃料箱，在整個太空梭計劃中成本很低，旁邊兩枚是固體火箭助推器，而主發動機則位於太空梭尾部，總共有三臺，起飛時的點火順序是太空梭主發動機在發射前先點燃，然後在預定發射時間時固體火箭助推器點火，太空梭離開發射臺！

發射123秒後，此時高度約46千米，助推器脫離太空梭繼續爬升，到達拋物線軌道頂點時助推器開啟降落傘降落墜入大西洋，由搜尋船隊打撈後回收利用！主發動機繼續工作，太空梭繼續爬升，發射8分30秒後，太空梭已經進入近地軌道，此時外燃料箱分離，沿著拋物軌道墜入大氣層！

STS-29任務期間與太空梭脫離的外儲箱

太空梭軌道執行

太空梭的貨艙長度18米，寬4.6米，能容納最大直徑為4.6米、重達36噸的圓柱形負載，龐大的貨艙為衛星發射提供了非常寬鬆的環境，另外貨艙還有部分氣密功能，在跨越大氣層時能避免裝置高溫損壞！

太空梭還有一個巨大的機械臂，它的功能是輔助發射衛星，或者太空梭變軌至衛星軌道，然後機械臂將衛星抓取放置於軌道即可，當然各位肯定發現了太空梭的一個絕佳用途，它可以直接變軌至敵對國家衛星軌道，然後抓起來放入貨艙帶回地面。

太空梭返回地面

為保證太空梭安全穿過大氣層，太空梭表面貼有一層絕熱瓦，根據激波產生的位置，太空梭各點要求絕熱等級是不一樣的，比如軌道器前錐和兩翼前緣的溫度超過1300°C，底部溫度也比較高，上半部分要求耐熱650°C，貨艙門和機翼則要求耐熱370°C，總共四個等級。

開始返回時候太空梭首先是底面朝上，尾部先脫離軌道，接下來會調整至頭部朝前並以40度迎角再入，並且以此角度一直保持到46千米高度！

從120千米高度再入開始（速度25馬赫，約為此處的地球環繞速度7.7千米/秒），到46千米高度為止，太空梭會在計算機控制下透過S形機動減速，消耗多餘動能，避免太空梭絕熱瓦過熱（必須使內部鋁蒙皮溫度低於160°C）

到46千米以下時，軌道器副翼、升降舵和方向舵都將逐漸恢復控制，此時把迎角降低至36度，速度從1.3馬赫上升至4.9馬赫，對準機場，一路往機場高速前進，到下降至音速後宇航員開始手動控制，最後對準跑道，成功著陸！

完美的太空梭，成本高到NASA叫爹喊娘

從上文來看，太空梭幾乎就是完美的，因為真正損失的只有一個燃料箱和每次發射的燃料，但事實上卻有一個NASA想象不到的難題，首先是固體燃料助推器海水泡過後重複利用率很差，還有就是太空梭每次飛行後維護費用極高，到最後甚至航天飛機發射成本比火箭還高，但當時已經花了200億美元造了5架（1986年因固體助推器密封圈故障，凌空爆炸一架），後剩下四架，好在它龐大的貨艙，讓NASA還是找到了用武之地，比如哈勃望遠鏡，以及國際空間站的發射等，還有大量的維修服務，都非太空梭莫屬！

從左至右分別是：“哥倫比亞號”、“挑戰者號”、“發現號”、“亞特蘭提斯號”和“奮進號”

但一個巨大的隱憂正在醞釀，這是除挑戰者發射後爆炸以來最為慘重的航天事故！而且它本可避免！

哥倫比亞太空梭的悲劇，發射的那刻就被註定

哥倫比亞號太空梭首飛是在1981年4月12日，是當時現役太空梭中服役最久的，STS-107航次是它的28次飛行，這次飛行任務中還搭載了中國學生設計的“蠶在太空吐絲結繭”實驗。

STS-107任務

2003年1月16日哥倫比亞號太空梭從肯尼迪航天中心LC-39-A發射架發射，大約在82秒後，一個誰都沒注意的情況發生了，大約一個公文包大小的泡沫塑膠從外燃料箱上脫落，撞擊在哥倫比亞號左翼碳－碳複合材料板，泡沫材料是為防止氫氧儲箱外部結冰而覆蓋的保溫材料，發射後會在振動和氣流下自然脫落！

但這塊泡沫材料卻堅持了很久，脫落時太空梭已經在距離地面20千米，並且以2.46千米/秒的速度急速向太空狂奔之時，這個840米/秒的泡沫狠狠的撞在碳-碳符合材料板上，留下了約25釐米的破損，正是這個破損位置成為了哥倫比亞太空梭以及整個宇航員團隊的“掘墓人”！

脫落撞擊機翼的就是這塊泡沫

2003年2月1日8:10太空梭開始返回，一直到8:54時哥倫比亞號穿過加州，進入內華達空域。此時速度約22.5馬赫，高度為69.3千米時，地面目擊者觀測到了一個非常奇特的現象，正常情況下太空梭返回時燃燒的尾跡並不會大幅變化，但在接下來4分鐘內卻觀測到了18次異常明亮的閃光現象。

8點57時的哥倫比亞號左翼及後方的尾流。圖片由美國空軍的光電望遠鏡拍攝。

8:59:32，任務控制中心收到最後一條遙測訊號，此後在任何頻道上再也找不到哥倫比亞號太空梭上的任何資訊，而德克薩斯達拉斯附近的地面目擊者看到空中的燃燒尾跡突然變大，不斷碎裂成更小的碎片，漸漸消失在空中！

搜救團隊在東得克薩斯、西路易斯安那和阿肯色西南部分縣找到了包括人類遺體在內的超過兩千件殘骸。大部分殘骸散落在了納科多奇斯到達拉斯西南的人煙稀少等這些地區，總距離超過800千米的狹長地帶！

殘骸分佈區域

根據太空梭實際位置找回來的殘骸

事故過程

事故原因上文已經寫了，就是泡沫超音速撞擊導致左前機翼碳碳複合材料破損，導致高溫氣流進入機翼，導致太空梭汽化，很多科普文中都是這樣的寫的，但事實上這個推論是想當然了，不可否認高溫氣流竄入機翼是主因，比如在08:59:15時，MMACS向飛行主管彙報左起落架兩個輪胎壓力讀數丟失，此時高溫氣流已經讓很多感測器失效了！

但汽化卻不是，最關鍵的因素是太空梭解體，因為左側機翼碳碳複合材料破損，導致高溫氣流進入機翼，左右機翼氣動不平衡，並且此時太空梭無法透過襟翼和尾翼平衡（此時翼面操作被禁止），因此這架太空梭在左右翼失去平衡、速度接近20馬赫的情況下橫滾，飛機數秒內即解體，甚至宇航員都沒來得及痛苦就在大氣層上千度的高溫氣流中飛散了！

太空梭乘員與駕駛艙

NASA是否知道這個嚴重後果？

哥倫比亞太空梭失事後NASA被推上了風口浪尖，因為NASA早期的太空梭設計規範中是禁止外燃料箱散落泡沫材料的，但後來工程師發現泡沫散落和撞擊無法避免，所以後來每次都被准許！在STS-102航次任務中，泡沫就撞擊在左固體助推器底部與外儲箱的連線環上，撞擊產生了75毫米寬、75毫米深的凹痕！

並且哥倫比亞號在軌道上執行任務時，STS-107任務管理團隊主席琳達·哈姆就下令重新評估！包括髮射時的錄影以及太空梭在軌時國際空間站上的攝像頭和人工觀測可以仔細觀測太空梭破損情況，但所有的檢測都沒有評估出如此嚴重的後果！

最終哥倫比亞太空梭卻永遠留在了重返地球的道路上，7名宇航員血灑長空，但他們的死去並沒有換來太空梭更安全的措施，NASA只是停飛兩年，此後繼續消耗太空梭的剩餘壽命，最終於2011年太空梭徹底退出現役！